. Propiedades de los lquidos y gases

Corresponde a la sesin de GA 4.3 QU FLUIDOS...! Los lquidos y los gases son diferentes entre s, pero juntos conforman lo que se conoce como fluidos, denominados as por su capacidad de fluir o escurrir. En los lquidos, los tomos se encuentran ms alejados unos de otros, en comparacin con los tomos de un slido y, por tanto, las fuerzas de cohesin que existen entre ellos son ms dbiles. Los tomos vibran con mayor libertad que en los slidos, permitiendo que sufran pequeas traslaciones en el interior del lquido. Los lquidos pueden escurrir o fluir con notable facilidad, no ofrecen resistencia a la penetracin y toman la forma del recipiente que los contiene. Las molculas, al igual que las de los slidos amorfos, no se encuentran distribuidas en forma ordenada.

La cohesin y la adhesin son fuerzas que afectan a los lquidos. La cohesin se observa cuando, por ejemplo, se unen dos gotas de un lquido para formar una sola gota; y la adhesin cuando dos placas de vidrio humedecidas, puestas una sobre otra, se pegan por la adhesin del agua. Como resultado de estos fenmenos se producen la tensin superficial y la capilaridad. Se denomina tensin superficial al comportamiento de una delgada capa superficial del lquido, la cual se comporta como si fuera una membrana de material elstico, debido a que las fuerzas de cohesin de las molculas que estn en el interior del lquido se atraen entre s en todas direcciones, menos en la superficie; ello origina una tensin que permite explicar por qu un insecto puede caminar sobre el agua, y por qu una aguja o navaja delgada se pueden colocar en el agua de un vaso sin que se hundan.

La capilaridad consiste en el ascenso y descenso de lquidos por tubos delgados, como un cabello, conocidos como tubos capilares. Cuando un lquido moja las paredes del tubo capilar, debido a la adhesin, asciende y, su superficie libre, forma una curvatura llamada menisco cncavo, y cuando el lquido no moja las paredes del tubo capilar, por su gran cohesin, desciende y su superficie libre forma un menisco convexo. Este fenmeno se presenta en las plantas, ya que la circulacin de la savia se realiza a travs de sus vasos leosos.

En los gases, la separacin entre las molculas es mucho mayor que en los slidos y en los lquidos, siendo prcticamente nula la fuerza de cohesin entre dichas partculas, las cuales se mueven en todas direcciones, haciendo que los gases no posean forma definida y ocupen siempre el volumen total del recipiente en donde se hallan contenidos. Los gases son muy compresibles, porque son capaces de reducir su volumen cuando se les aplica una fuerza, por lo que se les considera elsticos, mientras que los lquidos son prcticamente incompresibles, puesto que conservan su volumen fijo, siempre que no se altere su temperatura.

Los fluidos son estudiados por la hidrosttica y obedecen a los principios de Pascal, Arqumedes y Bernoulli. Principio de Pascal "La presin aplicada sobre una parte cualquiera de un fluido confinado se transmite con el mismo valor a todos los puntos del fluido y de las paredes del recipiente que lo contiene".

Este principio se explica fcilmente con la experiencia conocida como "el tonel de Pascal", la cual consiste en llenar con agua, completamente, el interior de un barril; despus, debe colocarse la tapa superior, cerrarse hermticamente y hacerle un agujero a travs del cual se insertar un tubo vertical perfectamente unido a la tapa. Al llenar, tambin con agua el tubo, el peso de este lquido determinar una presin que, obrando sobre las superficies de una pequea amplitud en la base del mismo, producir, segn el principio de Pascal, una fuerza tan grande dentro del tonel que ocasionar su ruptura y el consiguiente escape del lquido que lo llena.

Algunos aparatos que aplican este principio son: la prensa hidrulica y los frenos hidrulicos de automviles y camiones. Principio de Arqumides "Todo cuerpo sumergido en un lquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual a lo que pesa el lquido desalojado".

Al hundir en el agua un cuerpo (un trozo de madera, por ejemplo) sentimos que es empujado hacia arriba; el valor de este empuje est determinado por el principio de Arqumedes, el cual puede expresarse matemticamente con la frmula: E = Pe x V donde: E es la magnitud de la fuerza de empuje, Pe es el peso especfico del fluido, y V es el volumen desalojado por el cuerpo sumergido. Ejemplo: Calcular el empuje que recibir un cuerpo que se introduce en el agua, si el peso especfico de sta es de 1 kg/dm y el cuerpo desaloja, al sumergirse en el agua, un volumen de 43 dm. Si el cuerpo pesa 25 kg, decir si ste flota.

Conclusin: el cuerpo flota porque el empuje que recibe (43 kg) es mayor que su peso (25 kg). Este principio se utiliza para calcular pesos especficos y para construir barcos y submarinos. Principio de Bernoulli "A travs de un ducto, la suma de las energas (mecnica,potencial, cintica y de flujo) de un fluido permanece constante".

Ejemplo: Un tubo tiene una seccin transversal de y por ste pasa agua con una velocidad de 0.3 m/s. Cul es el gasto de ese tubo?